Lihtne pendel vs liitpendel
Pendid on teatud tüüpi objektid, mis kuvavad perioodilisi võnkuvaid liikumisi. Lihtpendel on meile rohkem tuttav pendli põhivorm, samas kui liitpendel on lihtpendli laiendatud vorm. Mõlemad seadmed on väga olulised selliste valdkondade mõistmisel nagu klassikaline mehaanika, lained ja vibratsioonid ning muud seotud füüsikavaldkonnad. Selles artiklis käsitleme, mis on lihtne pendel ja liitpendel, nende toimimist, matemaatilisi valemeid, mis kirjeldavad lihtpendli ja liitpendli liikumist, nende kahe rakendusi, lihtsa pendli ja liitpendli sarnasusi ning lõpuks erinevus lihtpendli ja liitpendli vahel.
Lihtne pendel
Lihtne pendel koosneb pöördepunktist, nöörist ja massist. Arvutuste hõlbustamiseks eeldatakse, et string on mitteelastne ja selle mass on null ning õhu viskoossus massil on tühine. Nöör pööratakse ja mass riputatakse nööri külge, et see saaks vab alt võnkuda. Ainsad jõud, mis massile mõjuvad, on gravitatsioonijõud ja nööri pinge. Väidetav alt toimub lihtsa pendli liikumine väga väikeste nurkade korral lihtsate harmooniliste võnkumiste kujul. Lihtsat harmoonilist liikumist defineeritakse kui liikumist kujul a=– (ω^2) x, kus "a" on kiirendus ja "x" on nihe tasakaalupunktist. Mõiste ω on konstant. Lihtne harmooniline liikumine nõuab taastavat jõudu. Sel juhul on taastavaks jõuks gravitatsiooni konservatiivne jõuväli. Süsteemi kogu mehaaniline energia säilib. Võnkumise periood on antud, kus l on stringi pikkus ja g on gravitatsioonikiirendus. Kui esineb viskoossus või mõni muu summutav jõud, tuvastatakse süsteem summutatud võnkumisena.
ühendpendel
Lihtpendli pikendus, mida tuntakse ka füüsilise pendlina, on liitpendel. Füüsiline pendel on igasugune jäik keha, mis on pööratud nii, et see võib vab alt võnkuda. Liitpendlil on punkt, mida nimetatakse võnkekeskmeks. See asetatakse pöördepunktist kaugusele L, kus L on L=I/mR; siin m on pendli mass, I on inertsimoment pöördepunkti kohal ja R on kaugus massikeskmest pöördepunktist. Füüsikalise pendli võnkeperiood on antud kujul T=L, mida nimetatakse pöörlemise pikkuseks.
Mis vahe on lihtsal ja liitpendlil?
• Lihtpendli periood ja seega ka sagedus sõltub ainult nööri pikkusest ja gravitatsioonikiirendusest. Liitpendli periood ja sagedus sõltuvad pöörlemise pikkusest, inertsimomendist ja pendli massist, samuti gravitatsioonikiirendusest.
• Füüsiline pendel on lihtsa pendli tegelik stsenaarium.
